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壳聚糖季铵盐的制备及其絮凝性能研究

作　者: 黄欣毅
导　师: 唐星华
学　校: 南昌航空大学
专　业: 应用化学
关键词: 壳聚糖季铵盐制备表征絮凝性能
分类号: X52
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

壳聚糖原料来源广泛、无毒、可生物降解，被视为水处理的理想材料。目前，壳聚糖直接作为絮凝剂使用仍存在一些问题：壳聚糖只能在酸性水溶液中溶解，无法满足在成分更为复杂的水体中使用。因此，本文选择化学修饰的方法对壳聚糖进行改性，合成一系列新型的壳聚糖絮凝剂。旨在提高壳聚糖的絮凝效果，拓宽壳聚糖的应用范围。本论文主要包括以下几部分工作：1.概述了壳聚糖及其衍生物在水处理中的应用，详细阐述了絮凝剂的研究进展。2.分别利用一氯乙酸、3-氮-2-羟丙基三甲基氯化铵、碘甲烷等对壳聚糖进行改性，合成了具有水溶性的O-羧甲基壳聚糖（O-CMC）、N-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖（HTCC）、O-羧甲基-N-三甲基壳聚糖季铵盐(TMCMC)及O-羟丙基三甲基氯化铵N-三甲基壳聚糖季铵盐(TMHTMAPC)。通过红外光谱（IR）进行结构表征。以湖水的浊度去除率为基准，探索了各絮凝剂的最佳合成条件，并对各合成产物的絮凝性能进行了系统的实验对比。3.以湖水为研究对象，将制得的O-CMC、HTCC、TMCMC及TMHTMAPC用于絮凝实验，并与其它几种常用的絮凝剂进行了对比。考察了投加量、pH值、搅拌时间、水样温度、初始浊度对絮凝效果的影响。实验结果表明：四种壳聚糖衍生物的絮凝性能均优于原始壳聚糖及聚丙烯酰胺。其中HTCC和TMCMC的絮凝效果受pH值影响较小，水温对絮凝剂的絮凝效果影响不大。在投加量超过70mg/L时，四种絮凝剂除浊效果依次为HTCC>TMCMC>TMHTMAPC>O-CMC，最佳搅拌时间为先快速搅拌2min，然后再慢速搅拌20-25min。在各自的最佳条件下，除浊率均能达到90%以上。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-23
  1.1 壳聚糖及其衍生物在水处理中的应用  10-13
    1.1.1 饮用水净化处理  10-11
    1.1.2 印染废水处理  11
    1.1.3 含重金属离子废水处理  11-12
    1.1.4 造纸废水处理  12-13
    1.1.5 其它方面的应用  13
  1.2 絮凝剂的应用现状及研究进展  13-21
    1.2.1 无机絮凝剂  13-15
    1.2.2 有机高分子絮凝剂  15-19
    1.2.3 复合型絮凝剂  19-21
  1.3 选题意义及研究内容  21-23
    1.3.1 选题意义  21
    1.3.2 研究内容  21-23
第二章实验材料与方法  23-30
  2.1 试剂与仪器  23-24
    2.1.1 主要实验试剂  23-24
    2.1.2 主要实验仪器  24
  2.2 O-CMC、HTCC、TMCMC 及 TMHTMAPC 的制备  24-27
    2.2.1 O-CMC 的制备  24-25
    2.2.2 HTCC 的制备  25
    2.2.3 TMC 的制备  25-26
    2.2.4 TMCMC 的制备  26-27
    2.2.5 TMHTMAPC 的制备  27
  2.3 O-CMC 及 HTCC 的表征  27-28
    2.3.1 红外光谱测定  27
    2.3.2 热重分析  27-28
  2.4 取代度的测试  28-29
    2.4.1 O-CMC 取代度的测定  28
    2.4.2 HTCC 取代度的测定  28-29
  2.5 絮凝性能测试  29-30
第三章壳聚糖季铵盐的合成研究  30-50
  3.1 产物的结构表征  30-34
    3.1.1 O-CMC 红外结果  30
    3.1.2 HTCC 红外结果  30-31
    3.1.3 TMCMC，TMHTMAPC 的红外结果  31-32
    3.1.4 O-CMC 及 HTCC 热重结果  32-33
    3.1.5 TMCMC 和 TMHTMAPC 热重分析结果  33-34
  3.2 反应条件对 O-CMC 取代度及絮凝性能的影响  34-38
    3.2.1 碱化时间对 O-CMC 取代度及絮凝性能的影响  34-35
    3.2.2 NaOH 浓度对 O-CMC 取代度及絮凝性能的影响  35-36
    3.2.3 反应时间对 O-CMC 取代度及絮凝性能的影响  36-37
    3.2.4 一氯乙酸加入量对 O-CMC 取代度及絮凝性能的影响  37-38
  3.3 反应条件对 HTCC 取代度及絮凝性能的影响  38-42
    3.3.1 CHPTMA 用量对 HTCC 取代度及絮凝性能的影响  38-39
    3.3.2 反应时间对 HTCC 取代度及絮凝性能的影响  39-40
    3.3.3 反应温度对 HTCC 取代度及絮凝性能的影响  40-41
    3.3.4 取代度对 HTCC 絮凝效果的影响  41-42
  3.4. 反应条件对 TMCMC 絮凝性能的影  42-45
    3.4.1 反应时间对 TMCMC 絮凝性能的影响  42-43
    3.4.2 碱化时间对 TMCMC 絮凝性能的影响  43
    3.4.3 一氯乙酸添加量对 TMCMC 絮凝性能的影响  43-45
    3.4.4 氢氧化钠用量对 TMCMC 絮凝性能的影响  45
  3.5 反应条件对 TMHTMAPC 絮凝效果的影响  45-48
    3.5.1 反应时间对 TMHTMAPC 絮凝效果的影响  45-46
    3.5.2 CHPTMA 用量对 TMHTMAPC 絮凝效果的影响  46-47
    3.5.3 碱化时间对 TMHTMAPC 絮凝效果的影响  47-48
  3.6 本章小结  48-50
第四章壳聚糖季铵盐絮凝剂对湖水的絮凝作用研究  50-57
  4.1 结果与讨论  50-56
    4.1.1 投加量对絮凝效果的影响  50-52
    4.1.2 pH 对絮凝效果的影响  52-53
    4.1.3 搅拌时间对絮凝效果的影响  53-54
    4.1.4 水样温度对絮凝效果的影响  54-55
    4.1.5 起始浊度对絮凝效果的影响  55-56
  4.2 不同絮凝剂的絮凝效果比较  56
  4.3 本章小结  56-57
第五章结论  57-58
参考文献  58-62
在校期间发表的论文  62-63
致谢  63-64

壳聚糖季铵盐的制备及其絮凝性能研究

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